Народилась Олена Юріївна 24 вересня 1972 у с. Шаркан, Удмуртія (Російська Федерація).
Заслужений майстер спорту України. Освіта вища, закінчила інститут фізичного виховання Волинського державного університету імені Лесі Українки.
Учасниця чотирьох Олімпіад (з 1994 по 2006 роки). Особистий тренер - Роман Романович Бондарук
З 1987 року займалася лижними гонками, а в 1989 році перейшла в біатлон. У цьому ж році Петрова виграє чемпіонат Радянського Союзу серед юніорів. Після розпаду СРСР вона переїжджає в Україну, де, вигравши дві національних першості, потрапляє до складу основної збірної команди України.
Дебютувала на Кубку світу в сезоні 1992-1993 рр. Справжнім успіхом можна назвати виступ Олени на Чемпіонаті світу 1996 року в Рупольдингу, де вона завоювала три медалі, а за підсумками сезону зайняла VІІ місце в загальному заліку Кубку світу. У 1997 р. Петрова завойовує ще одну медаль Чемпіонату світу, а на Зимових Олімпійських іграх 1998 року у Нагано вона потрапляє на подіум в індивідуальній гонці. Чотирьохкратна віце-чемпіонка світу завжди відрізнялась гарною стрільбою. Саме за це її цінують як гарного командного бійця, незамінного в естафетних змаганнях.
Указом Президента України від 24 лютого 1998 року №147/98 була нагороджена орденом «За заслуги» ІІІ ступеня.
З 2011 року обіймає посаду голови Сумського обласного відділення Національного олімпійського комітету України.
Рішенням Сумської міської ради від 13 серпня 2015 року №4671-МР Петровій Олені Юріївні присвоєно звання «Почесний громадянин міста Суми».
